[發明專利]單向傳輸的無線供電天線模塊

無效

• 申請號: 201010284715.6
• 申請日: 2010-09-08
• 公開（公告）號: CN102403803A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 朱斯忠
• 申請（專利權）人: 朱斯忠
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種具有單向傳輸功能的無線供電天線模塊。

背景技術

基于電磁共振的無線供電是一種非接觸式電能傳輸技術，其工作方式是：用一個LC諧振電路將電能轉化為磁能向外發射，用另一個LC諧振電路接收磁能轉化為電能，這兩個諧振電路工作于同一頻率下，因此將這種諧振叫作電磁共振。

通常，由于磁場的傳輸局限于兩個磁極之間，磁場的傳輸距離較短，尤其是交變磁場，磁場只布于線圈平面的兩側，磁場強度與距離的四次方成反比，隨著距離的增加，磁場強度急劇減少，因此，電磁共振的效率相當低，在較大距離時，甚至接近于零，即使是近距離(如幾個毫米)狀態下，效率也往往不足50％，造成能量的大量浪費。

如何才能做到既增加電磁共振的傳輸距離，同時又能夠提高電能的傳輸效率？具有單向傳輸功能的無線供電天線模塊是一個較為理想的解決方案。

發明內容

一種具有單向傳輸功能的無線供電天線模塊，它由金屬基板、磁導層、線圈層和絕緣面板組成，各層之間依次通過粘合劑粘合，形式一個具有固定形狀的模塊。

天線模塊中的線圈層為天線模塊的主體，它是由導線(通常為漆包線)繞制而成的平面線圈，若模塊用作于發射，線圈將電能轉化為磁能向外發射，若用作于接收，線圈吸收磁能轉化為電能，供負載使用。本天線模塊中的線圈，以平面方式繞制，可用一條單股線，也可以用一條多股線，甚至可以用兩條單股線或多股線并繞。用多股線代替單股線的目的是為了減少線圈本身的渦流，即減少銅損。在小功率收、發狀態下，可直接使用單股線，在大功率狀態下，使用多股線，以提高線圈品質，提高線圈的收能力。

磁導層由高頻導磁材料組成，它緊貼于線圈的一側，其作用有三，一是增強導磁能力，加大磁場密度；二是減少線圈的銅損，降低線圈的工作溫度；三是改變線圈一側的磁場的傳遞方向。通常，線圈通電后，線圈的兩側產生強度相等、方向相反的磁場，并沿著線圈的法線方向傳遞，磁導層的加入，原來向法線方向傳遞的磁場被磁導層吸收后，沿著磁導層的平面向四周擴散，即平行于線圈平面由內向外擴散，對線圈層形成半包圍狀態，這樣，線圈切割的磁力線大幅增加，效率明顯提高。由于磁導層的作用，原來雙向磁場變成了單向磁場，這樣的天線模塊，若用于發射，則只能單向發射，且發射距離增大，效率得以提高，若用于接收則只能單向接收，且接收能力增強。使用時，發射天線模塊和接收天線模塊相對放置，能量將在兩個模塊間高效傳遞。

磁導層可是一整塊導磁材料，也可以是由多塊小的導磁材料拼接而成。

磁導層的材料品質除了與材料本身的特性有關，還與厚度和面積有關。

磁導層的另一側貼在金屬基板上，金屬基板除了用于固定其它各層外，還有屏蔽功能，它吸收從磁導層泄漏的少量磁場，形成渦流，這對減少輻射是必要的，另外金屬基板還具有散熱功能。

絕緣面板貼在線圈層的表面，對線圈起著保護作用，同時起著絕緣作用，這是重要的安全的措施。

這種單向傳輸功能的無線供電天線模塊，實現了單向發射和單向接收，能量只在發射線圈和接收線圈之間傳遞，效率高、損耗小，傳輸距離遠，而且輻射小。

附圖說明

圖1是單向傳輸的無線供電天線模塊的右視示意圖。

圖2是單向傳輸的無線供電天線模塊的分解示意圖。

圖3是單向傳輸的無線供電天線模塊在發射和接收應用中的關系示意圖。

圖4是單向傳輸的無線供電天線模塊的發射電路原理圖。

圖5是單向傳輸的無線供電天線模塊的接收電路原理圖之一。

圖6是單向傳輸的無線供電天線模塊的接收電路原理圖之二。

圖1中，I為金屬基板，M為磁導層，L為線圈層，P為絕緣面板。

圖2中，I為金屬基板，M為磁導層，L為線圈層，P為絕緣面板。

圖3中，R為接收天線模塊，T為發射天線模塊，兩個模塊結構的組成部分相同和連接順序都相同，但在使用中相向放置。其中I為金屬基板，M為磁導層，L為線圈層，P為絕緣面板。圖中箭頭表示電能傳遞的方向，即從發射天線模塊T向接收天線模塊R。

圖4中，L代表發射天線模塊，C為諧振電容，IC為驅動芯片，Vt是諧振電壓，Vd是IC的工作電壓。

圖5中，L代表接收天線模塊，C為諧振電容，D1、D2、D3和D4為整流二極管，C2為濾波電容。Vo為輸出電壓。